一種用于混凝土梁加固的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板、鋼板組合結(jié)構(gòu)，包括多個(gè)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板和多個(gè)鋼板，根據(jù)待加固混凝土梁的受力特點(diǎn)，將纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板不連續(xù)地粘貼于待加固混凝土梁底部，相鄰纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板間隔適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度，兩個(gè)間隔的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板用鋼板固定連接。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)利用外粘結(jié)高強(qiáng)度但較脆的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板提高混凝土梁的剛度和承載力，利用具有良好延性的鋼板提高混凝土梁跨中附近區(qū)域的變形能力，避免纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板外粘結(jié)加固混凝土梁的連續(xù)脆性破壞；且有利于減小跨中混凝土和纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板的應(yīng)力，延緩纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板的剝離破壞，提高纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的利用率，增大混凝土梁的承載力。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種用于混凝土梁加固的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板、鋼板組合結(jié)構(gòu)。
技術(shù)介紹
在土木工程中，建筑結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，規(guī)定的條件下(正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和維護(hù))，應(yīng)滿足安全性，適用性和耐久性的要求。建筑結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中，由于自身老化、環(huán)境侵蝕、自然災(zāi)害、人為因素等影響，不斷積累損傷，建筑結(jié)構(gòu)局部或者整體發(fā)生破壞，存在各種安全隱患，無(wú)法滿足安全性、適用性、耐久性的要求。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)存的各種建(構(gòu))筑物的總面積至少在100億m2以上，其中絕大多數(shù)是混凝土結(jié)構(gòu)，且至少有50％以上已投入使用20年以上。對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，保證使用安全，延長(zhǎng)使用年限，維護(hù)人民生命安全和國(guó)家財(cái)產(chǎn)安全，具有十分重要的意義。現(xiàn)有的混凝土梁加固方法主要有加大截面加固法、預(yù)應(yīng)力加固法、改變結(jié)構(gòu)的傳力途徑法、外包鋼加固法、外部粘鋼加固法、外粘纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固法等。這些結(jié)構(gòu)加固方法各有優(yōu)勢(shì)，但不乏存在一定局限性。加大截面加固法、預(yù)應(yīng)力加固法、改變結(jié)構(gòu)的傳力途徑法需要對(duì)原有混凝土梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行較大的改造，對(duì)結(jié)構(gòu)外觀有一定影響，施工困難，易受到結(jié)構(gòu)使用要求、施工條件的限制。外包鋼加固法、粘鋼加固法的鋼材用量較大，鋼自重大，對(duì)待加固混凝土梁施加較大附加荷載，施工困難。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕、易于施工。采用外粘纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固，對(duì)待加固混凝土梁無(wú)損傷，幾乎不產(chǎn)生附加荷載，不影響混凝土梁外觀和使用空間，易于施工。但由于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料為脆性材料，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板材與待加固混凝土梁間易產(chǎn)生剝離且剝離迅速擴(kuò)散，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的高強(qiáng)度性能不能充分被利用，加固后混凝土梁易發(fā)生連續(xù)脆性破壞，未能充分利用材料。如何改善外粘纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固混凝土梁方法，成為未來(lái)建筑領(lǐng)域亟待解決的一個(gè)重大課題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
基于以上不足之處，本專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)一種用于混凝土梁加固的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板、鋼板組合結(jié)構(gòu)，充分利用了兩種材料，產(chǎn)生的附加荷載小，易于施工，且對(duì)待加固結(jié)構(gòu)無(wú)損傷。本專(zhuān)利技術(shù)所采用的技術(shù)如下：一種用于混凝土梁加固的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板、鋼板組合結(jié)構(gòu)，包括多個(gè)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板和多個(gè)鋼板，根據(jù)待加固混凝土梁的受力特點(diǎn)，將纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板不連續(xù)地粘貼于待加固混凝土梁底部，相鄰纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板間隔適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度，兩個(gè)間隔的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板用鋼板固定連接。本專(zhuān)利技術(shù)還具有如下技術(shù)特征：1、所述纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板為單向碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板、單向玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板、單向玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板或植物纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的一種，厚度為1mm～3mm，寬度小于待加固梁的寬度。2、每段纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板長(zhǎng)不小于300mm，斷開(kāi)位置位于距離跨中兩側(cè)各1/3梁跨度的范圍內(nèi)，關(guān)于跨中對(duì)稱(chēng)，斷開(kāi)方向垂直于待加固梁的跨度方向；相鄰纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板的間隔長(zhǎng)度不小于100mm且不大于1/8梁跨度。3、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板表面及待加固混凝土梁底面經(jīng)打磨、清理后，用結(jié)構(gòu)膠將纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板粘貼于待加固梁底面。4、所述鋼板厚度為2mm～14mm，寬度小于待加固梁的寬度，經(jīng)切割后，所述鋼板形狀需要進(jìn)行彎折，彎折角度為60～120°，彎曲距離不超過(guò)120mm，彎曲高度不超過(guò)50mm；所述鋼板總長(zhǎng)度不小于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料間隔距離。5、鋼板搭接在纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板上，搭接長(zhǎng)度大于20mm，之間采用連接件進(jìn)行連接，粘結(jié)材料采用結(jié)構(gòu)膠，連接件采用纖維布或纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板進(jìn)行連接。本專(zhuān)利技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：本專(zhuān)利技術(shù)利用外粘結(jié)高強(qiáng)度但較脆的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板提高混凝土梁的剛度和承載力，利用具有良好延性的鋼板提高混凝土梁跨中附近區(qū)域的變形能力，避免纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板外粘結(jié)加固混凝土梁的連續(xù)脆性破壞，避免使用大量鋼板導(dǎo)致待加固混凝土梁增加較大的附加荷載，且有利于減小跨中混凝土和纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板的應(yīng)力，延緩纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板的剝離破壞，提高纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的利用率，增大混凝土梁的承載力。該纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板、鋼板組合結(jié)構(gòu)易于施工，對(duì)待加固混凝土梁無(wú)損傷。附圖說(shuō)明圖1為本專(zhuān)利技術(shù)的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本專(zhuān)利技術(shù)的待加固梁底面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本專(zhuān)利技術(shù)的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板斷開(kāi)4、6、8段后的梁底面對(duì)比結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本專(zhuān)利技術(shù)的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板與鋼板搭接的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本專(zhuān)利技術(shù)的鋼板的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本專(zhuān)利技術(shù)的彎起鋼板的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1-待加固梁；2-纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板；3-鋼板；4-纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板與鋼板之間的連接；a-相鄰纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板的斷開(kāi)長(zhǎng)度；b-纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板與鋼板的搭接長(zhǎng)度；c-鋼板彎起的水平長(zhǎng)度；d-鋼板的彎起高度；L-待加固梁的跨度；θ-鋼板的彎起角度。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和舉例對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1如圖1所示，將纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板2不連續(xù)地粘貼于混凝土梁1底部，相鄰纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板2間隔適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度；纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板2間斷處粘結(jié)適長(zhǎng)的鋼板3。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板材2為碳纖維增強(qiáng)聚合物、玻璃纖維增強(qiáng)聚合物、玄武巖纖維增強(qiáng)聚合物、植物纖維增強(qiáng)聚合物的一種，厚度為1mm-3mm之間，寬度小于待加固梁的寬度；鋼板3厚度為2mm-14mm之間，寬度小于待加固梁的寬度。如圖2所示，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板2斷開(kāi)兩處成三段纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板2，或者如圖3所示，斷開(kāi)四、六或八處成多段纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板2，斷開(kāi)后，每一段纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板長(zhǎng)不小于300mm，斷開(kāi)位置關(guān)于跨中軸對(duì)稱(chēng)，位于距離跨中兩側(cè)各1/3跨度L的范圍內(nèi)，斷開(kāi)距離a不小于100mm且不大于1/8梁跨度L，斷開(kāi)方向垂直于待加固梁的跨度方向。在對(duì)混凝土梁1底面和纖維增強(qiáng)復(fù)合材料2表面進(jìn)行打磨、清理后，采用結(jié)構(gòu)膠粘貼于待加固結(jié)構(gòu)上。鋼板3選用平板，或者彎折后的鋼板固定于梁底部纖維增強(qiáng)復(fù)合材料斷開(kāi)處。鋼板3的形狀如圖5和圖6所示。鋼板3的彎曲高度d不大于50mm，彎曲距離c不大于120mm，彎折角度θ為60度至120度之間，鋼板3總長(zhǎng)度不小于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料間隔距離。對(duì)鋼板3表面進(jìn)行刷洗、打磨后，采用螺栓、膠黏劑固定于待加固混凝土梁底面纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板2間斷處。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板2和鋼板3的連接，為鋼板3搭接在纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板上，搭接長(zhǎng)度b大于20mm，或采用連接件進(jìn)行連接。粘結(jié)材料采用結(jié)構(gòu)膠或其他膠凝材料。連接件采用纖維布、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板進(jìn)行連接。本實(shí)施例利用外粘結(jié)高強(qiáng)度但較脆的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板提高混凝土梁的剛度和承載力，利用具有良好延性的鋼板提高混凝土梁跨中附近區(qū)域的變形能力，避免纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板外粘結(jié)加固混凝土梁的連續(xù)脆性破壞；且有利于減小跨中混凝土和纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板的應(yīng)力，延緩纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板的剝離破壞，提高纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的利用率，增大混凝土梁的承載力。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于混凝土梁加固的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板、鋼板組合結(jié)構(gòu)，包括多個(gè)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板和多個(gè)鋼板，根據(jù)待加固混凝土梁的受力特點(diǎn)，其特征在于：將纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板不連續(xù)地粘貼于待加固混凝土梁底部，相鄰纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板間隔適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度，兩個(gè)間隔的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板用鋼板固定連接。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于混凝土梁加固的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板、鋼板組合結(jié)構(gòu)，包括多個(gè)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板和多個(gè)鋼板，根據(jù)待加固混凝土梁的受力特點(diǎn)，其特征在于：將纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板不連續(xù)地粘貼于待加固混凝土梁底部，相鄰纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板間隔適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度，兩個(gè)間隔的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板用鋼板固定連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于混凝土梁加固的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板、鋼板組合結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板為單向碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板、單向玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板、單向玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板或植物纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的一種，厚度為1mm～3mm，寬度小于待加固梁的寬度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于混凝土梁加固的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板、鋼板組合結(jié)構(gòu)，其特征在于：每段纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板長(zhǎng)不小于300mm，斷開(kāi)位置位于距離跨中兩側(cè)各1/3梁跨度的范圍內(nèi)，關(guān)于跨中對(duì)稱(chēng)，斷開(kāi)方向垂直于待加固梁的跨度方向；相鄰纖維增強(qiáng)復(fù)...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：咸貴軍，肖艷容，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：黑龍江;23
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